Tři tipy pro snížení rizika návrhu PCB

Existuje mnoho způsobů, jak snížit rizika spojená s návrhem desek plošných spojů. Některé z nich zahrnují orientaci všech součástí ve stejném směru a použití vícenásobných průchodek na přechodech vrstev. Mezi další patří oddělování analogových a digitálních obvodů a udržování oscilačních obvodů mimo dosah tepla.

Orientace součástí ve stejném směru

Riziko návrhu desek plošných spojů se minimalizuje orientací komponent ve stejném směru. Tento postup pomáhá minimalizovat dobu montáže a manipulace a snižuje přepracování a náklady. Orientace součástek ve stejném směru také pomáhá snížit pravděpodobnost, že se součástka během testování nebo montáže otočí o 180 stupňů.

Orientace komponentů začíná konstrukcí patky. Nesprávná stopa může vést k chybnému propojení dílů. Pokud je například dioda orientována tak, že její katoda směřuje jedním směrem, může být katoda připojena k nesprávnému pinu. Také součástky s více vývody mohou být instalovány ve špatné orientaci. To může způsobit, že součástky budou plavat na podložkách nebo se postaví, což způsobí tombstoningový efekt.

Na starších deskách plošných spojů byla většina součástek orientována jedním směrem. Moderní desky s plošnými spoji však musí brát v úvahu signály, které se pohybují vysokou rychlostí a podléhají obavám o integritu napájení. Kromě toho je třeba řešit tepelné aspekty. V důsledku toho musí týmy zabývající se rozvržením vyvážit elektrický výkon a vyrobitelnost.

Použití vícenásobných průchodek na přechodech vrstev

Přestože není možné průchodky na přechodech vrstev zcela eliminovat, je možné minimalizovat jejich vyzařování pomocí prošívaných průchodek. Tyto průchodky by měly být blízko signálových průchodek, aby se minimalizovala vzdálenost, kterou signál urazí. Je důležité zabránit propojení v těchto průchodkách, protože to narušuje integritu signálu při jeho přenosu.

Dalším způsobem, jak snížit riziko návrhu DPS, je použití vícenásobných průchodek na přechodech vrstev. Tím se sníží počet vývodů na desce plošných spojů a zvýší se mechanická pevnost. Pomáhá také snížit parazitní kapacitu, což je důležité zejména při vysokých frekvencích. Použití více průchodek na přechodech vrstev navíc umožňuje používat diferenciální páry a součástky s vysokým počtem vývodů. Je však důležité udržovat nízký počet paralelních signálů, aby se minimalizovala signálová vazba, přeslechy a šum. Doporučuje se také vést šumové signály odděleně v samostatných vrstvách, aby se snížila vazba signálů.

Udržování tepla mimo oscilační obvody

Jednou z nejdůležitějších věcí, které je třeba mít při návrhu desky plošných spojů na paměti, je udržet co nejnižší teplotu. Dosažení tohoto cíle vyžaduje pečlivé geometrické uspořádání součástek. Důležité je také vést silnoproudé stopy mimo tepelně citlivé součástky. Při tepelném návrhu DPS hraje roli také tloušťka měděných stop. Tloušťka měděné stopy by měla zajistit nízkou impedanci pro proud, protože vysoký odpor může způsobit značné ztráty výkonu a vznik tepla.

Udržení tepla mimo oscilační obvody je kritickou součástí procesu návrhu desek plošných spojů. Pro dosažení optimálního výkonu by měly být oscilační součástky umístěny blízko středu desky, nikoli u jejích okrajů. Součástky v blízkosti okrajů desky mají tendenci akumulovat velké množství tepla, což může zvýšit místní teplotu. Aby se toto riziko snížilo, měly by být výkonné součástky umístěny ve středu desky plošných spojů. Kromě toho by měly být vysokoproudé stopy vedeny mimo citlivé součástky, protože mohou způsobit kumulaci tepla.

Vyhnutí se elektrostatickému výboji

Zabránění elektrostatickým výbojům při navrhování desek plošných spojů je zásadním aspektem elektronického inženýrství. Elektrostatický výboj může poškodit přesné polovodičové čipy uvnitř obvodu. Může také roztavit spojovací vodiče a zkratovat spoje PN. Naštěstí existuje mnoho technických metod, jak se tomuto problému vyhnout, včetně správného rozvržení a vrstvení. Většinu těchto metod lze provést s velmi malými úpravami vašeho návrhu.

Nejprve byste měli pochopit, jak ESD funguje. Stručně řečeno, ESD způsobuje průtok obrovského množství proudu. Tento proud se šíří do země přes kovové šasi zařízení. V některých případech může proud vést k zemi více cestami.